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Sábado 20 de julio
de 2002
Encuentro de Nanociencias
Por Pablo
Tamborenea y Alejandro Moreno (FCEyN, UBA)
Un nanómetro es la mil millonésima parte de un metro.
O para expresarlo de un modo más sencillo: Tómese un milímetro. Divídase
en un millón de partes iguales. Cada una de esas partes mide un nanómetro.
La nanotecnología busca crear dispositivos que midan unos pocos nanómetros
el cual es el tamaño típico de los átomos, por lo tanto, ésta se basa
esencialmente en la manipulación de átomos individuales con fines
prácticos.
Los químicos tradicionalmente han estudiado y manipulado
los átomos y moléculas, pero las nuevas nanotecnologías trascienden
las aplicaciones que eran posibles solo unos pocos años atrás. La
nanotecnología actual se basa también en los conocimientos e instrumentos
desarrollados recientemente por físicos y biólogos.
Siguiendo un consejo dado por el premio Nobel de Fisica
Richard Feynman, quien dijo que "Hay mucho espacio allí abajo",
los científicos y nanotecnologos se han lanzado a replicar a escala
nanométrica la maquinaria que uno conoce a escala humana. Así, por
ejemplo, ya existen "nano-motores", "nano-trampolines",
así como también "nano-cables" y "nano-transistores"
que permitirían reducir aun más las dimensiones de futuras computadoras
y dispositivos electrónicos.
Estos sistemas y otros serán presentados en la cuarta
Escuela Giambiagi de Invierno en el Departamento de Fisica de la Facultad
de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA. En la Escuela darán clases
del 22 al 26 de julio científicos de EEUU, Brasil y Argentina, y asistirán
mas de 150 estudiantes de dichos países y Chile.
Entre los temas que se desarrollarán estarán los experimentos
de manipulación de átomos individuales con microscopios de fuerza
atómica, realizado por el profesor Hari Manoharan de la Universidad
de Stanford. El microscopio de fuerza atómica es un dispositivo consistente
en una punta metálica ultrafina capaz de detectar átomos individuales
en una superficie e incluso manipularlos de uno en uno. Este microscopio
es capaz de "sentir" como cambia la fuerza de atracción
entre la punta y la superficie que está estudiando pudiéndose estudiar
verdaderos mapas "topográficos" de la superficie de materiales.
También se presentarán, los estudios experimentales de
los nanotubos de carbono realizados el profesor Charlie Johnson de
la Universidad de Pennsylvania, y la teoría de los mismos desarrollada
por el argentino Gustavo Scuseria que es profesor en la Universidad
de Rice. Los nanotubos de carbono son estructuras microscópicas formadas
por átomos de carbono, básicamente los mismos átomos que se encuentran
en la mina de los lápices comunes, pero formando cilindros microscópicos
que presentan características muy particulares con respecto a la manera
en que conducen la corriente eléctrica y podrían ser usados como sofisticados
componentes electrónicos
Daniel Ugarte, del Laboratorio Nacional de Luz Sincrotron
de Campinas, en Brasil, hablara sobre nano-cables metálicos, y dos
de sus colegas también presentaran los resultados de sus investigaciones
con sistemas nanoscópicos.
Entre los profesores argentinos estarán el profesor Ernesto
Calvo de la UBA, quien explicara sus experimentos con materiales de
capas delgadas nano-ensambladas. Estos materiales se diseñan capa
por capa donde cada capa tiene un solo átomo de espesor. Con técnicas
similares a las usadas en las imprentas es posible dar cualquier forma
o diseño tal como se realizan los circuitos electrónicos pero en tamaño
microscópico.
Karen Hallberg y Armando Aligia del Instituto Balseiro
que han estudiado teóricamente los experimentos de nano-corrales atómicos
del profesor Manoharan, junto a otros destacados físicos argentinos
que trabajan en diferentes centros científicos del país. Mediante
el uso del microscopio de fuerza atómica es posible acomodar átomos
formando distintas figuras geométricas. El corral cuántico consiste
en, por ejemplo cuarenta y ocho átomos de hierro formando un ovalo
dispuestos sobre una superficie de otro metal, en este caso cobre.
Dentro de ese corral ocurren efectos sorprendentes cuando los electrones
del metal quedan atrapados dentro del mismo. El más sorprendente es
que se produce la aparición de un electrón "fantasma" dentro
del corral. Este efecto se denomina "Espejismo Cuántico"
y podría indicar que se puede trasmitir corriente eléctrica sin necesidad
de cables en dispositivos muy pequeños.
En un futuro quizás sea posible disponer de maquinas ultramicroscópicas
capaces de modificar mecánicamente las moléculas de ADN con el fin
de curar una grave dolencia. O de tener maquinas capaces de crear
materiales ensamblándolos átomo por átomo. Mientras tanto la nanociencia
y la nanotecnología presentan desafíos muy importantes tanto desde
el punto de vista teórico como desde el punto de vista experimental.
En la escala nanométrica no rigen las leyes de la mecánica tradicional,
es el imperio de la mecánica cuántica, la cual presenta aspectos que
son muy específicos y extraños para el saber común. Entender él cómo
y él por qué de como funcionan los artefactos nanotecnologicos da
un gran impulso al conocimiento de la física y química básica. Mientras
que la realización de experimentos implica el desarrollo de alta y
muy compleja tecnología. Muchas empresas del llamado primer mundo
han destinado grandes sumas de dinero al desarrollo de la nanotecnologia,
la cual es sin duda un tema de alto impacto en este momento y para
el futuro.
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